数电——组合逻辑电路设计
实现四位二进制无符号数乘法计算学号
姓名
专业通信工程
日期 2017.4.29
一、设计目的
设计一个乘法器，实现两个四位二进制数的乘法。两个二进制数分别是被乘数3210A A A A 和乘数3210B B B B 。被乘数和乘数这两个二进制数分别由高低电平给出。乘法运算的结果即乘积由两个数码管显示。其中显示低位的数码管是十进制的；显示高位的数码管是二进制的，每位高位片的示数都要乘以16再与低位片相加。所得的和即是被乘数和乘数的乘积。做到保持乘积、输出乘积，即认为实验成功，结束运算。
二、设计思路
将乘法运算分解为加法运算。被乘数循环相加，循环的次数是乘数。加法运算利用双四位二进制加法器74LS283实现，循环次数的控制利用计数器74LS161、数码74LS85比较器实现。运算结果的显示有数码管完成，显示数字的高位（进位信号）由计数器74LS161控制。
以54 为例。被乘数3210A A A A 是5，输入0101；乘数3210B B B B 是4，输入0100.将3210A A A A 输入到加法器的A 端，与B 端的二进制数相加，输出的和被送入74LS161的置数端（把这个计数器成为“置数器”）。当时钟来临，另一个74LS161（被称之为“计数器”）计1，“置数器”置数，返回到加法器的B 端，再与被乘数3210A A A A 相加……当循环相加到第四个时钟的时候，“计数器”计4，这个4在数码比较器74LS85上与乘数3210B B B B 比较，结果是相等，A=B 端输出1，经过反相器后变为0返回到被乘数输入电路，截断与门。至此，被乘数变为0000，即便是再循环相加，和也不变。这个和，是多次循环相加的和，就是乘积。高位显示电路较为独立，当加法器产生了进位信号，CA 端输出了一个高电平脉冲，经过非门变为下降脉冲驱动74LS161计一次数，这个数可以通过数码管显示出来。但是由于二进制数是满足8421排列的，进位的数是10000，即是10进制数的16。
三、仪器设备名称、型号
74LS85 （一个） 74LS161 （三个）
74LS283 （一个） 74LS08 （两个）
非门（两个）数码显示管（两个）
四、实验电路图
说明：左下角的D1C1B1A1为被乘数的输入端，单刀双掷开关向上是“1”，向下时“0”。左侧的D2C2B2A2是乘数的输入端。被乘数经过中间靠右的“加法器低位片”循环相加，相加的结果经过右上方的“置数器”返回到加法器。“置数器”
和“计数器”共用一个时钟信号，当“计数器”所计的数与乘数相等的时候，最上方的数码比较器输出“1”，经过非门变为“0”，“0”返回到4双输入与门中将与门封死，输出0000.同样是这个“0”信号，将“计数器”的使能端EP置为“0”，使计数器保持输出，达到稳定输出的目的。当“加法器低位片”有进位时，输出一个上升沿，经过非门后变为下降沿，驱动“进位信号计数器”计数，其结果被“高位显示”显示出来。“高位显示”的示数都要乘以16才可以变为10进制的数。最后的乘积可由两个数码管显示出来。读数方法：“高位显示”字形所对应的十进制数*16+“低位显示”字形所对应的十进制数。计算结束，目的达成。
五、仿真分析结果
仿真结果1
被乘数1000，乘数1000，结果：4*16=64。具体情况请看图中的方框。
仿真结果2
被乘数0011，乘数1100，结果：2*16+4=36。具体情况请看图中的方框。
六、实验结果分析
所设计乘法器工作良好、结果与预想情况相同。
七、心得体会
通过这一段时间的紧张学习，最后完成了我的设计任务——四位二进制乘法器的设计。通过本次课程设计的学习，我深深的体会到设计课的重要性和目的性所在。本次设计课不仅仅培养了我们实际操作能力，也培养了我们灵活运用课本知识完成工作的能力。乘法器虽然是比较简单的设计课程，但它给了我一个锻炼的机会和检验的机会，也给我复习多个学科知识提供了便利。希望学校以后多安排一些类似的实践环节，让同学们学以致用
另：使用硬件描述语言ISE设计乘法器的实验过程图如下
实验六组合逻辑电路的设计与测试 1．实验目的 (1)掌握组合逻辑电路的设计方法； (2)熟悉基本门电路的使用方法。 (3)通过实验，论证所设计的组合逻辑电路的正确性。 2．实验设备与器材 1)数字逻辑电路实验箱，2)万用表，3)集成芯片74LS00二片。 3．预习要求 (1)熟悉组合逻辑电路的设计方法； (2)根据具体实验任务，进行实验电路的设计，写出设计过程，并根据给定的标准器件画出逻辑电路图，准备实验； (3)使用器件的各管脚排列及使用方法。 4．实验原理 数字电路中，就其结构和工作原理而言可分为两大类，即组合逻辑电路和时序逻辑电路。组合逻辑电路输出状态只决定于同一时刻的各输入状态的组合，与先前状态无关，它的基本单元一般是逻辑门；时序逻辑电路输出状态不仅与输入变量的状态有关，而且还与系统原先的状态有关，它的基本单元一般是触发器。 (1)组合电路是最常用的逻辑电路，可以用一些常用的门电路来组合完成具有其他功能的门电路。设计组合逻辑电路的一般步骤是： 1)根据逻辑要求，列出真值表； 2)从真值表中写出逻辑表达式； 3)化简逻辑表达式至最简，并选用适当的器件； 4)根据选用的器件，画出逻辑电路图。 逻辑化简是组合逻辑设计的关键步骤之一。为了使电路结构简单和使用器件较少，往往要求逻辑表达式尽可能化简。由于实际使用时要考虑电路的工作速度和稳定可靠等因素，在较复杂的电路中，还要求逻辑清晰易懂，所以最简设计不一定是最佳的。但一般来说，在保证速度、稳定可靠与逻辑清楚的前提下，尽量使用最少的器件，以降低成本。 (2)与非门74LS00芯片介绍 与非门74LS00一块芯片内含有4个互相独立的与非门，每个与非门有二个输入端。其逻辑表达式为Y=AB，逻辑符号及引脚排列如图6-1(a)、(b)所示。 (a)逻辑符号(b)引脚排列 图6-1 74LS20逻辑符号及引脚排列 (3)异或运算的逻辑功能 当某种逻辑关系满足：输入相同输出为“0”，输入相异输出为“1”，这种逻辑关系称为“异或”逻辑关系。 (4)半加器的逻辑功能 在加法运算中，只考虑两个加数本身相加，不考虑由低位来的进位，这种加法器称为半加器。 5．实验内容 (1)用1片74LS00与非门芯片设计实现两输入变量异或运算的异或门电路 要求：设计逻辑电路，按设计电路连接后，接通电源，验证运算逻辑。输入端接逻辑开关输出插口，以提供“0”与“1”电平信号，开关向上，输出逻辑“1”，向下为逻辑“0”；电路的输出端接由LED发光二极管组成的0-1指示器的显示插口，LED亮红色为逻辑“1”，亮绿色为逻辑“0”。接线后检查无误，通电，用万用表直流电压20V档测量输入、输出的对地电压，并观察输出的LED颜色，填入表6-1。
数字电子技术第三章(组合逻辑电路)作业及答案 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
第三章（组合逻辑电路）作业及答案 1、写出图3-1所示组合逻辑电路中输入输出的逻辑关系式和真值表。 图3-1：组合逻辑电路逻辑图 解：（1）C A A AC B A Y +=++=1 （2）D B C B A CD B A CD B A D BD CD A B A Y ++=++=+=++=）（ 2 2、试分析图3-2所示组合逻辑电路，写出其逻辑函数表达式。若设S 1﹑S 0为功能控制信号，A ﹑B 为输入信号，L 为输出，说明当S 1﹑S 0取不同信号值时，电路所实现的逻辑功能。 图3-2：组合逻辑电路逻辑图 3、试用与门、或门和非门，或者与门、或门和非门的组合来实现如下各逻辑函数关系，画出相应的逻辑电路图。 （1）1 Y AB BC =+ A B S 1 S 0 =1 =1 & =1
（2）2Y A C B =+（） （3）3Y ABC B EF G =++（） & & 1 ≥Y1. 1 A B C . & 1 ≥Y2 . 1 A B C & 1 ≥1 ≥& & 1 A B C . E F G .Y3 . . . 4、试用门电路设计4线-2线优先编码器，输入、输出信号都是高电平有效，要求任一按键按下时，G S 为1，否则G S =0；还要求没有按键按下时，E O 信号为1，否则为0。
5、试用逻辑门电路设计一个2选1数据选择器，输入信号为A、B，选择信号为S，输出信号为Y，要求写出真值表、逻辑函数表达式和画出逻辑电路图。 6、某公司3条装配线各需要100kW电力，采用两台发电动机供电，一台100kW，另外一台是200kW，3条装配线不同时开工，试设计一个发电动机控制电路，可以按照需求启动发电动机以达到节电的目的。
实验二组合逻辑电路的设计与测试 一、实验目的 1、掌握组合逻辑电路的分析与设计方法。 2、加深对基本门电路使用的理解。 二、实验原理 1、组合电路是最常用的逻辑电路，可以用一些常用的门电路来组合完成具有其他 功能的门电路。例如，根据与门的逻辑表达式Z= AB =得知，可以用两 个非门和一个或非门组合成一个与门，还可以组合成更复杂的逻辑关系。 2、分析组合逻辑电路的一般步骤是： 1)由逻辑图写出各输出端的逻辑表达式； 2)化简和变换各逻辑表达式； 3)列出真值表； 4) 根据真值表和逻辑表达式对逻辑电路进行分析，最后确定其功能。 3、设计组合逻辑电路的一般步骤与上面相反，是： 1)根据任务的要求，列出真值表； 2)用卡诺图或代数化简法求出最简的逻辑表达式； 3)根据表达式，画出逻辑电路图，用标准器件构成电路； 4)最后，用实验来验证设计的正确性。 4、组合逻辑电路的设计举例 1)用“与非门”设计一个表决电路。当四个输入端中有三个或四个“1”时， 输出端才为“1”。 设计步骤： 根据题意，列出真值表如表2-1所示，再添入卡诺图表2-2中。 表2-1 表决电路的真值表 表2-2 表决电路的卡诺图 然后，由卡诺图得出逻辑表达式，并演化成“与非”的形式： ABD CDA BCD ABC Z+ + + = B A+
? = ? ABC? ACD BCD ABC 最后，画出用“与非门”构成的逻辑电路如图2-1所示： 图2-1 表决电路原理图 输入端接至逻辑开关（拨位开关）输出插口，输出端接逻辑电平显示端口，自拟真值表，逐次改变输入变量，验证逻辑功能。 三、实验设备与器材 1.数字逻辑电路实验箱。 2.数字逻辑电路实验箱扩展板。 3.数字万用表。 4.芯片74LS00、74LS02、74LS04、74LS10、74LS20。 四、实验内容实验步骤 1、完成组合逻辑电路的设计中的两个例子。 2、设计一个四人无弃权表决电路(多数赞成则提议通过)，要求用四2输入与非门 来实现。 3、用与非门74LS00和异或门74LS86设计一可逆的4位码变换器。 要求： 1)当控制信号C=1时，它将8421码转换成为格雷码；当控制信号C=0时，它 将格雷码转换成为8421码； 2)写出设计步骤，列出码变换关系真值表并画出逻辑电路图； 3)安装电路并测试逻辑电路的功能。 五、实验预习要求 1、复习各种基本门电路的使用方法。 2、实验前，画好实验用的电路图和表格。 3、自己参考有关资料画出实验内容2、3、4中的原理图，找出实验将要使用的芯 片，以备实验时用。 六、实验报告要求 1、将实验结果填入自制的表格中，验证设计是否正确。 2、总结组合逻辑电路的分析与设计方法。
第五章 组合逻辑电路典型例题分析 第一部分：例题剖析 例1．求以下电路的输出表达式： 解： 例2．由3线－8线译码器Ｔ4138构成的电路如图所示，请写出输出函数式． 解： Y = AC BC ABC = AC +BC + ABC = C(AB) +CAB = C (AB) T4138的功能表 & & Y 0 Y 1 Y 2 Y 3 Y 4 Y 5 Y 6 Y 7 “1” T4138 A B C A 2A 1A 0Ya Yb S 1 S 2 S 30 0 00 0 10 1 00 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1 S 1S 2S 31 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 01 0 0 A 2A 1A 0Y 0Y 1Y 2Y 3Y 4Y 5Y 6Y 70 1 1 1 1 1 1 11 0 1 1 1 1 1 11 1 0 1 1 1 1 11 1 1 0 1 1 1 11 1 1 1 0 1 1 11 1 1 1 1 0 1 11 1 1 1 1 1 0 11 1 1 1 1 1 1 0
例3．分析如图电路，写出输出函数Ｚ的表达式。CC4512为八选一数据选择器。 解： 例4．某组合逻辑电路的真值表如下，试用最少数目的反相器和与非门实现电路。（表中未出现的输入变量状态组合可作为约束项） CC4512的功能表 A ? DIS INH 2A 1A 0Y 1 ?0 1 0 0 0 00 00 00 0 0 0 0 00 0 ?????0 0 00 0 10 1 00 1 11 0 0 1 0 11 1 01 1 1 高阻态 0D 0D 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7 Z CC4512 A 0A 1A 2 D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7 DIS INH D 1 D A B C D Y 0 0 0 0 1 0 0 0 1 00 0 1 0 10 0 1 1 00 1 0 0 0 CD AB 00 01 11 1000 1 0 0 101 0 1 0 1 11 × × × ×10 0 1 × × A B 第一步画卡诺图第三步画逻辑电路图
第六章几种常用的组合逻辑电路 一、填空题 1、（8-1易）组合逻辑电路的特点是：电路在任一时刻输出信号稳态值由决定（a、该时刻电路输入信号；b、信号输入前电路原状态），与无关（a、该时刻电路输入信号；b、信号输入前电路原状态），属于（a、有；b、非）记忆逻辑电路。 2、（8-2易）在数字系统中，将具有某些信息的符号变换成若干位进制代码表示，并赋予每一组代码特定的含义，这个过程叫做，能实现这种 功能的电路称为编码器。一般编码器有n个输入端，m个输出端，若输入低电平有效，则在任意时刻，只有个输入端为0，个输入端为1。对于优先编码器，当输入有多个低电平时，则。 3、（8-3易，中）译码是的逆过程，它将转换成。译码器有多个输入和多个输出端，每输入一组二进制代码，只有个输出端有效。n 个输入端最多可有个输出端。 4、（8-2易）74LS148是一个典型的优先编码器，该电路有个输入端和个输出端，因此，又称为优先编码器。 5、（8-4中）使用共阴接法的LED数码管时，“共”端应接，a~g应接输出有效的显示译码器；使用共阳接法的LED数码管时，“共”端应接，a~g应接输出有效的显示译码器，这样才能显示0~9十个数字。 6、（8-4中）译码显示电路由显示译码器、和组成。 7.（8-4易）译码器分成___________和___________两大类。 8.（8-4中）常用数字显示器有_________,_________________,____________等。 9.（8-4中）荧光数码管工作电压_______，驱动电流______，体积_____，字形清晰美观，稳定可靠，但电源功率消耗______，且机械强度_____。 10．（8-4中）辉光数码管管内充满了_________，当它们被______时，管子就发出辉光。 11.（8-4易）半导体发光二极管数码管（LED）可分成_______，_______两种接法。 12.（8-4中）发光二极管正向工作电压一般为__________。为了防止二极管过电流而损坏，使用时在每个二极管支路中应______________。 13.（8-3中）单片机系统中，片内存储容量不足需要外接存储器芯片时，可用_________作高位地址码。 14.（8-3中）数字系统中要求有一个输入端，多个数据输出端，可用_________输入端作为
数电——组合逻辑电路设计 实现四位二进制无符号数乘法计算学号 姓名 专业通信工程 日期 2017.4.29
一、设计目的 设计一个乘法器，实现两个四位二进制数的乘法。两个二进制数分别是被乘数3210A A A A 和乘数3210B B B B 。被乘数和乘数这两个二进制数分别由高低电平给出。乘法运算的结果即乘积由两个数码管显示。其中显示低位的数码管是十进制的；显示高位的数码管是二进制的，每位高位片的示数都要乘以16再与低位片相加。所得的和即是被乘数和乘数的乘积。做到保持乘积、输出乘积，即认为实验成功，结束运算。 二、设计思路 将乘法运算分解为加法运算。被乘数循环相加，循环的次数是乘数。加法运算利用双四位二进制加法器74LS283实现，循环次数的控制利用计数器74LS161、数码74LS85比较器实现。运算结果的显示有数码管完成，显示数字的高位（进位信号）由计数器74LS161控制。 以54 为例。被乘数3210A A A A 是5，输入0101；乘数3210B B B B 是4，输入0100.将3210A A A A 输入到加法器的A 端，与B 端的二进制数相加，输出的和被送入74LS161的置数端（把这个计数器成为“置数器”）。当时钟来临，另一个74LS161（被称之为“计数器”）计1，“置数器”置数，返回到加法器的B 端，再与被乘数3210A A A A 相加……当循环相加到第四个时钟的时候，“计数器”计4，这个4在数码比较器74LS85上与乘数3210B B B B 比较，结果是相等，A=B 端输出1，经过反相器后变为0返回到被乘数输入电路，截断与门。至此，被乘数变为0000，即便是再循环相加，和也不变。这个和，是多次循环相加的和，就是乘积。高位显示电路较为独立，当加法器产生了进位信号，CA 端输出了一个高电平脉冲，经过非门变为下
数电组合逻辑电路练习题 一、填空题 1． 如果对键盘上108个符号进行二进制编码，则至少要 位二进制数码2． C A AB Y +=，Y 的最简与或式为 。 3． TTL 电路如图1，电路的逻辑表达式Ｆ 。 图 1 4．四输入TTL 或非门，在逻辑电路中使用时，有2个输入端是多余的，应将多余端接 。 5. 在TTL 、CMOS 逻辑族中，在电源电压值相同时，噪声容限大的是_______________． 6．F=A B +BD+CDE+A D 最简的与或式是_______________． 7．试将函数F A B C AC BC AC A B AB (,,)()=++++，简化成与或表达式F =_____________． 8. 请分析图示TTL 器件组成的电路，填写所列的真值表． 9．请写出下图S 的表达式 。CO 的表达式 。
1． 7 ，2．AC AB +， 3．A+B ， 4．接地， 接低电平或并联使用， 5．CMOS 逻辑；6. D B A +；7. F =C B +； 9．S=B A ⊕ ；CO=AB 二、是非题 (注:请在每小题后用"√"表示对,用"×"表示错) 1．图1TTL 电路逻辑表达式F=A 。 图 2．图2电路输出函数 F =B A + 。 3. 凡是用与非门构成的逻辑电路一定是组合电路。 4. CMOS 门的输出结构和TTL 的类似，可以分成标准的、漏极开路及3态输出三种 。 5. 十进制是7，它的8421BCD 码是0111。 6. 如果与非门输入端均为高电平，那么它所带的是灌电流负载 。 7. 一个16选一的数据选择器，其地址输入（选择控制输入）端有16。 8．当与非门两个输入端AB 的状态由00→11时，将可能产生竞争冒险。 9. 若有变量均为A 、B 、C 、D 的两个逻辑函数F 和G ，且有F +G =1的关系，则F =1－G 的等式成立。 10. 对于共阳接法的发光二极管数码显示器，应采用高电平驱动的七段显示译码器。 1. ×; 2. ×; 3. × ; 4. √; 5. √; 6. √; 7. ×; 8. ×; 9. ×;10. ×; DD F A B
I I 4 5 7 I 1 6 2 I I I 0 3 I I I 9 8 I 图 P5.7 图P5.8 第5章 组合逻辑电路应用 习题5 5.1 设计一个10线-4线编码器，输出为8421BCD 码。 5.2 试用2片8线-3线优先编码器74148，设计一个10线-4线优先编码器。连接时允许附加必要的门电路。 5.3 试分析图P5.3所示电路的功能（74148为8线-3线优先编码器）。 5.4 分析图P5.4所示电路的功能。 5.5 用2片3线-8线译码器74138，组成4线-16线译码器。 5.6 某一个8421BCD 码七段荧光数码管译码电路的e 段部分出了故障，为使数码管能正确地显示0～9十种状态，现要求单独设计一个用与非门组成的e 段译码器。已知共阳极数码管如图P5.6所示。 5.7 分析图P5.7所示电路的功能（74148为8线-3线优先编码器）。 5.8 画出用两片4线-16线译码器74154组成5线-32译码器的接线图。图P5.8是74154的符号，S A 和S B 是两个控制端（亦称片选端），译码器工作时应使S A 和S B 同时为低电平，当输入信号A 3A 2A 1A 0为0000到1111共16种状态时，输出端从Y 0到Y 15依次给出低电平输出信号。 图P5. 4 图P5.6 图P5.3
5.9 设计一个编码转换器，将三位2进制码转换为循环码。 5.10 某医院的某层有6个病房和一个大夫值班室，每个病房有一个按扭，在大夫值班室有一个优先编码器电路，该电路可以用数码管显示病房的编码。各个房间按病人病情严重程度不同分类，1号房间病人病情最重，病情按房间号依次降低，6号房间病情最轻。试设计一个呼叫装置，该装置按病人的病情严重程度呼叫大夫，若两个或两个以上的病人同时呼叫大夫，则只显示病情最重病人的呼叫。 5.11 设计一个电话机信号控制电路。电路有I 0（火警）、I 1（盗警）和I 2（日常业务）三种输入信号，通过排队电路分别从Y 0、Y 1、Y 2输出，在同一时间只能有一个信号通过。如果同时有两个以上信号出现时，应首先接通火警信号，其次为盗警信号，最后是日常业务信号。试按照上述轻重缓急设计该信号控制电路。要求用集成门电路7400（每片含4个2输入端与非门）实现。 5.12 试用一片3线-8线译码器T3138，实现下列逻辑函数（可使用必要的门电路）： （1）B A L =1 （2）B A AB L +=2 （3）C B A L ⊕⊕=3 5.13 用4路数据选择器实现下列函数: (1) ∑=)5,4,2,0(),,(1m C B A L (2) ∑= )7,5,3,1(),,(2m C B A L （3）∑=)7,5,2,0(),,(3m C B A L （4）∏= )3,2,0(),,(4M C B A L 5.14 用8路数据选择器实现下列函数： (1) ∑=)15,13,10,8,7,5,2,0(),,,(1m D C B A L (2) ∑= )12,10,9,5,4,3,0(),,,(2m D C B A L (3) C B AB C B A L +=),,(3 5.15 将四选一数据选择器，扩展为16选一数据选择器。 5.16 用3线-8线译码器74138和8选1数据选择器74151和少量与非门实现组合逻辑电路。当控制变量C 2C 1C 0=000时，F=0；C 2C 1C 0=001时，F=ABC ；C 2C 1C 0=010时，F=A+B+C ；C 2C 1C 0=011时，F=ABC ；C 2C 1C 0=100时，F=C B A ++；C 2C 1C 0=101时，F=C B A ⊕⊕；C 2C 1C 0=110时，F=AB+AC+BC ；C 2C 1C 0=111时，F=1。画出电路图。 5.17 分析图P5.17所示电路的工作原理，说明电路的功能。
电子信息工程晓旭 2011117147 实验一组合逻辑电路设计（含门电路功能测试） 一．实验目的 1掌握常用门电路的逻辑功能。 2掌握用小规模集成电路设计组合逻辑电路的方法。 3掌握组合逻辑电路的功能测试方法。 二．实验设备与器材 数字电路实验箱一个 双踪示波器一部 稳压电源一部 数字多用表一个 74LS20 二4 输入与非门一片 74LS00 四2 输入与非门一片 74LS10 三3 输入与非门一片 三 .实验任务 1对74LS00,74LS20逻辑门进行功能测试。静态测试列出真值表，动态测试画出波形图，并说明测试的门电路功能是否正常。 2分析测试1.7中各个电路逻辑功能并根据测试结果写出它们的逻辑表达式。 3设计控制楼梯电灯的开关控制器。设楼上，楼下各装一个开关，要求两个开关均可以控制楼梯电灯。 4某公司设计一个优先级区分器。该公司收到有A,B,C，三类，A,类的优先级最高，B 类次之，C类最低。到达时，其对应的指示灯亮起，提醒工作人员及时处理。当不同类的同时到达时，对优先级最高的先做处理，其对应的指示灯亮，优先级低的暂不理会。按组合逻辑电路的一般设计步骤设计电路完成此功能，输入输出高低电平代表到
实验一： （1）74LS00的静态逻辑功能测试 实验器材：直流电压源，电阻，发光二极管，74LS00，与非门，开关，三极管 实验目的：静态逻辑功能测试用来检查门电路的真值表，确认门电路的逻辑功能正确与否 实验过程：将74LS00中的一个与非门的输入端A,B分别作为输入逻辑变量，加高低电平，观测输出电平是否符合真值表描述功能。 电路如图1： 图1 真值表1.1： 实验问题：与非门的引脚要连接正确，注意接地线及直流电源 实验结果：由二极管的发光情况可判断出74LS00 实现二输入与非门的功能 （2）71LS00的动态逻辑功能测试 实验器材：函数发生器，示波器，74LS00，与非门，开关，直流电压源 实验目的：测试74LS00与非门的逻辑功能 实验容：动态测试适合用于数字系统中逻辑功能的检查，测试时，电路输入串行数字
组合逻辑电路基本概念复习题 填空 1．消除或减弱组合电路中的竞争冒险，常用的方法是发现并消掉互补变量，增加__________，并在输出端并联 。冗余项、电容器 2．要扩展得到1个16-4线编码器，需要 片74LS148。2 3．在组合逻辑电路中，当一个输入信号经过多条路径传递后到达某一逻辑门的输入端时，会有时间先后，这一现象称为_________，由此而产生输出干扰脉冲的现象称为 。 竞争、冒险 4．所谓组合逻辑电路是指：在任何时刻，逻辑电路的输出状态只取决于电路各 的组合，而与电路的 无关。输入状态、原来的状态 5．组合逻辑电路由逻辑门电路组成，不包含任何 ，没有 能力。 记忆元件、记忆 6．常见的中规模组合逻辑器件有 和 等。 编码器、译码器、数据选择器、数值比较器、加法器任选二个。 7．加法器是一种最基本的算术运算电路，其中的半加器是只考虑本位两个二进制数进行相加不考虑 的加法器。低位向本位的进位 8．全半加器既要考虑本位两个二进制数进行相加，还要考虑 的加法器。 低位向本位的进位 9．用全加器组成多位二进制数加法器时，加法器的进位方式通常有、 、 2种。 串行进位、并行进位 10．基本译码器电路除了完成译码功能外，还能实现 和 功能。 逻辑函数发生、多路分配 11．多路分配器可以直接用 来实现。译码器 12．与4位串行进位加法器比较，使用超前进位全加器的目的是 。 提高运算速度 13．在分析门电路组成的组合逻辑电路时，一般需要先根据 写出逻辑表达式。 逻辑电路图 14．数据选择器的功能相当于多个输入的数据数据开关，是指经过选择，把 通道的数据传送到 的公共数据通道上去。多个、唯一 15．数据分配器的功能相当于一个多输出的数据开关，是将 数据源来的数据根据需要，送到 不同的通道上去。经过选择，把通道的数据传送到的公共数据通道上去。 一个、多个 16．加法器的超前进位级联方式，高位的运算不必等低位运算的结果，故提高了 ，但结构比较 。运算速度、复杂 17．加法器串行进位的级联方式由于结构 ，主要用在 数字设备中。 简单、低速 选择 1．比较两个一位二进制数A 和B ，当B A >时输出1=F ，则F 的表达式是（C ）。 A 、A B F = B 、B A F = C 、A F = D 、A F = 2．设计加法器的超前进位是为了（B ）。 A ． 电路简单 B ．每一级运算不需等待进位 C ． 连接方便 D ．使进位运算由低位到高位逐位进行
实验报告 课程名称： 数字电子技术实验 指导老师： 成绩：__________________ 实验名称： 组合逻辑电路 实验类型： 设计型实验 同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一．实验目的和要求 1. 加深理解典型组合逻辑电路的工作原理。 2. 熟悉74LS00、74LS11、74LS55等基本门电路的功能及其引脚。 3. 掌握组合集成电路元件的功能检查方法。 4. 掌握组合逻辑电路的功能测试方法及组合逻辑电路的设计方法。 5. 熟悉全加器和奇偶位判断电路的工作原理。 二．实验内容和原理 组合逻辑电路设计的一般步骤如下： 1．根据给定的功能要求，列出真值表； 2. 求各个输出逻辑函数的最简“与-或”表达式； 3. 将逻辑函数形式变换为设计所要求选用逻辑门的形式； 4. 根据所要求的逻辑门，画出逻辑电路图。 实验内容： 1. 测试与非门74LS00和与或非门74LS55的逻辑功能。 2. 用与非门74LS00和与或非门74LS55设计一个全加器电路，并进行功能测试。 专业： 电子信息工程 姓名： 学号： 日期： 装 订 线
3. 用与非门74LS00和与或非门74LS55设计四位数奇偶位判断电路，并进行功能测试。 三. 主要仪器设备 与非门74LS00，与或非门74LS55，导线，开关，电源、实验箱 四．实验设计与实验结果 1、一位全加器 全加器实现一位二进制数的加法，他由被加数、加数和来自相邻低位的进数相加，输出有全加和与向高位的进位。输入：被加数Ai，加数Bi，低位进位Ci-1输出：和Si，进位Ci 实验名称：组合逻辑电路 姓名：学号： 列真值表如下：画出卡诺图： 根据卡诺图得出全加器的逻辑函数：S= A⊕B⊕C； C= AB+(A⊕B)C 为使得能在现有元件（两个74LS00 与非门[共8片]、三个74LS55 与或非门）的基础上实现该逻辑函数。所以令S i-1=!(AB+!A!B)，Si=!(SC+!S!C)， Ci=!(!A!B+!C i-1S i-1)。 仿真电路图如下（经验证，电路功能与真值表相同）：
教案
第四章 组合逻辑电路 ▲4.1 概述 1．逻辑电路的分类 （1）组合逻辑电路（简称组合电路）； （2）时序逻辑电路（简称时序电路）。 2、组合逻辑电路的特点 （1）功能特点：任一时刻的输出状态仅仅取决于同一时刻的输入状态，而与前 一时刻的状态无关。 （2）结构特点：不包含记忆单元，即存储单元。 3、组合逻辑电路的描述 如图所示： 用一组逻辑函数表示为： 4.2组合逻辑电路的分析和设计方法 一、 分析方法 分析就是已知电路的逻辑图，分析电路的逻辑功能。 分析步骤如下： （1）根据已知的逻辑图，从输入到输出逐级写出逻辑函数表达式。 （2）利用公式法或卡诺图法化简逻辑函数表达式（最简与或表达式）。 （3）列真值表。 （4）确定其逻辑功能。 例1、分析下图组合逻辑电路的功能。 解 （1）AC BC AB Y ??= （2）化简：Y=AB+BC+AC & A B B C A C Y && &组合逻辑电路 … …X 1X 2 X n Y 1Y 2 Y m 输入信号 输出信号 ．． ． )X X X (f Y ) X X X (f Y )X X X (f Y n 21n n n 2122n 2111???=???=???=、、、、、、
（3）列真值表： （4）由真值表知： 若输入两个或者两个以上的1，输出Y 为1。 功能：在实际应用中可作为多数表决电路使用。 练习：分析如图所示组合逻辑电路的功能。 ▲二、设计方法 设计就是已知实际逻辑问题，设计实现该功能的最简电路。 设计步骤如下： （1）根据实际逻辑问题进行逻辑抽象，即确定输入、输出变量的个数, 并对 它们进行逻辑赋值(即确定0和1代表的含义)。 （2）根据逻辑功能列出真值表，求出逻辑函数表达式。 （3）选定逻辑器件。 1、若选用SSI （小规模门电路），则化简函数表达式，画出实现电路； 2、若选用MSI （中规模门电路），则变换函数表达式形式，画出实现电路。 例2、有三个班学生上自习，大教室能容纳两个班学生，小教室能容纳一个班学生。设计两个教室是否开灯的逻辑控制电路，用SSI 门电路实现。要求如下： （1）一个班学生上自习， 开小教室的灯。 （2）两个班上自习， 开大教室的灯。 （3）三个班上自习， 两教室均开灯。 解：（1）逻辑抽象： 设输入变量Ａ、Ｂ、Ｃ分别表示三个班学生是否上自习, 1表示上自习, ０表示不上自习； 输出变量Ｙ、 F 分别表示大教室、小教室的灯是否亮, １表示亮, ０表示灭。 （2）列真值表： A B C Y 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 & & & & A B Y 1 Y 2 Y 3 Y
数电实验二组合逻辑电路 The following text is amended on 12 November 2020.
实验二 组合逻辑电路 一、实验目的 1.掌握组和逻辑电路的功能测试。 2.验证半加器和全加器的逻辑功能。 3.学会二进制数的运算规律。 二、实验仪器及器件 1.仪器：数字电路学习机 2.器件：74LS00 二输入端四与非门 3片 74LS86 二输入端四异或门 1片 74LS54 四组输入与或非门 1片 三、实验内容 1.组合逻辑电路功能测试 (1).用2片74LS00按图连线，为便于接线和检查，在图中要注明芯片编号及各引脚对应的编号。 (2).图中A 、B 、C 接电平开关，Y1、Y2接发光管电平显示 (3).按表要求，改变A 、B 、C 的状态，填表并写出Y1、Y2的逻辑表达式。 (4).将运算结果与实验比较。 Y1=A+B ，C B B A Y +=2 2.测试用异或门（74LS86）和与非门组成的半加器的 逻辑功能。 根据半加器的逻辑表达式可知，半加器Y 是A 、B 的 异或，而进位Z 是A 、B 相与，故半加器可用一个集成异 或门和二个与非门组成，如图。 (1).用异或门和与非门接成以上电路。输入A 、B 接 电平开关，输出Y 、Z 接电平显示。 (2).按表要求改变A 、B 状态，填 表。 3.测试全加器的逻辑功能。 (1).写出图电路的逻辑表达式。 (2).根据逻辑表达式列真值表。 (3).根据真值表画逻辑函数SiCi 的卡诺图。 (4).连接电路，测量并填写表各输入 输出 A B C Y1 Y2 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 输入 输出 A B Y Z 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 A i B i C i-1 Y Z X 1 X 2 X 3 S i C i 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 0 1
实 验 报 告 实验日期： 学 号： 姓 名： 实验名称： 常用组合逻辑电路设计 总 分： 一、实验目的 学习常用组合逻辑电路的可中和代码编写，学习并熟悉VHDL 编程思想与调试方法，掌握LPM 元件实现逻辑设计，从而完成电路设计的仿真验证和硬件验证，记录结果。 二、实验原理 VHDL 设计采用层次化的设计方法，自上向下划分系统功能并逐层细化逻辑描述。层次关系中的没一个模块可以是VHDL 描述的实体，上层VHDL 代码中实例化出各个下层子模块。 利用VHDL 语言和LPM 元件设计这两种方法方法实现两个二位数大小比较的电路，根据A 数是否大于、小于、等于B 数，相应输出端F1、F2、F3为1，设A=A2A1，B=B2B1(A2A1、B2B1表示两位二进制数)，当A2A1>B2B1时，F1为1；A2A1 port(a2,a1:in STD_LOGIC; b2,b1:in STD_LOGIC; f1,f2:buffer STD_LOGIC; f3:out STD_LOGIC); end bijiao; architecture bijiao_arch of bijiao is begin f1<=(a2 and(not b2))or(a1 and (not b1)and a2)or(a1 and (not b1)and(not b2)); f2<=((not a2)and b2)or((not a2)and(not a1)and b1)or((not a1)and b1 and b2); f3<=not(f1 or f2); end bijiao_arch; (2)波形仿真 网格大小 100ns 结束时间 2μs 功能仿真：时序仿真：输入信号00， 01，10，11 输入信号00， 01，10，11 输出信号001， 010，100 信号均为二 进制表达 输入信号00， 01，10，11 12- 1 第十章第一节 常见的组合逻辑电路 共4页 《脉冲与数字电路》课程教案 第一节 常见的组合逻辑电路 掌握简单组合逻辑门电路符号和输入/输出关系； 理解加法器、比较器、编码器和译码 器的输入/输出关系。 与非、或非、与或非及异或门电路符号及对应的逻辑函数关系 其它组合逻辑电路的分析 方法 课 型：讲解 教学方法：用图示法表现组合逻辑门电路同基本逻辑门电路之间的联系；用真值表说明 组合逻辑电路 的功能。 教 具：组合逻辑电路教学挂图 时间分配：导入5分，组合逻辑门电路 30分，其它组合逻辑电路 50分（其中，加法器 10分，比较器15分，编码器10分，译码器15分），小结与作业布置 5分。 教学进程： V 导入〉复习： （提问）1、什么是门电路？常用的基本逻辑门电路有哪几种？ 2 、什么是正逻辑和负逻辑？ （引言）用门电路可以组成各种复杂的逻辑电路来模拟不同的逻辑函数关系，这些逻辑电 路分成两大类：组合逻辑电路和时序逻辑电路。 概述：什么是组合逻辑电路？ 电路的输出只与该时刻的输入信号有关，而与电路原来的状态无关； 组合逻辑电路由逻辑门电路组成，且不含任何形式的信号回授（即反馈） 基本逻辑门电路就是最基本的组合逻辑电路。 第一节 常见的组合逻辑电路 一、简单组合逻辑门电路 概述：有与非门、或非门、与或非门和异或门等。 1. 与非门电路 电路符号： 逻辑函数：F = AB 真值表：（略） 2. 或非门电路 序号：12 教学内容: 第十章组合逻辑电路 V 正课＞ 第十章组合逻辑电路 目的与要求: 重点与难点: 1 F A B 电路符号： 逻辑函数：F= A + B 真值表：（略） 3.与或非门电路A B 电路符号: 逻辑函数：F= AB + CD 4.异或门电路 电路符号： A 逻辑函数：F= AB + AB = A ? B （推导逻辑关系）真值表：（略，强调其异或的含义） 二、其它组合逻辑电路 1?加法器 加法器的基础是一位加法器，一位加法器有半加和全加两种。 （1）半加器只实现本位相加（不计算低位向本位的进位，高位进位） 由真值表可知，异或门就能完成半加器功能。 （2）全加器实现本位和低位进位三者相加，并向高位进位（即有 三个输入端，两个输出端） 全加器真值表： 全加器本位和Si和进位G的逻辑表达式： S i = C i-1 ①（A j ① B j） C i = A i B i + C i-1（A i ? B i） 电路实现：S i由两个异或门组成，C i由一个异或门、一个与或非门和一个非门组成。（学生练习）半加器真值表 也不向0 1 1 0 1 1 1 1 全加器的逻辑符号: C i-1 Ai - B i- FA C i C i-1 A i B i S i C i 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 全加器真值表 2.比较器 （1）一位同比较器只判断两个一位二进制数是否相等的逻辑电路, 它是多位比较器的 实验二组合逻辑电路 一、实验目的 1.掌握组合逻辑电路的分析方法 2.掌握组合逻辑电路的设计方法 二、实验仪器 数字电路实验台、数字万用表、74ls00,74ls20 三、实验原理 1.组合逻辑电路的分析方法 组合逻辑电路时最常见的逻辑电路，可以用一些常用的门电路组合成具有其他功能的门电路。其分析方法是根据所给的逻辑电路，写出其输入和输出之间的逻辑函数表达式或真值表，从而确定该电路的逻辑功能。 2.组合逻辑电路的设计方法 组合逻辑电路是使用中、小规模集成电路来设计组合电路是最常见的逻辑电路，其分析方法是根据所给的组合逻辑电路，写出其输入与输出之间的逻辑函数表达式或者真值表，从而确定该电路的逻辑功能。组合电路设计的一般步骤如图所示： 根据设计任务的要求建立输入、输出变量，并列出真值表。然后用逻辑代数或卡诺图化简法求出简化的逻辑表达式。并按实际选用逻辑门的类型修改逻辑表达式。根据简化后的逻辑表达式，画出逻辑图，用标准器件构成逻辑电路。最后，用实验来验证设计的正确性。 2、组合逻辑电路设计举例 用“与非”门设计一个表决电路。当四个输入端中有三个或四个为“1”时，输出端才为“1”。 (1)设计步骤：根据题意列出真值表如表所示，再填入卡诺图表中。 (2)根据真值表，画卡诺图 (3)由卡诺图得出逻辑表达式，并演化成“与非”的形式 Z ＝ABC ＋BCD ＋ACD ＋ABD ＝ABC ACD BCD ABC ??? 根据逻辑表达式画出用“与非门”构成的逻辑电路如图所示。 多数表决电路 74LS20引脚图 3.用实验验证逻辑功能 在实验装置适当位置选定三个14P 插座，按照集成块定位标记插好集成块。 按图接线，输入端A 、B 、C 、D 接至逻辑开关输出插口，输出端Z 接逻辑电平显示输入插口，按真值表（自拟）要求，逐次改变输入变量，测量相应的输出值，验证逻辑功能，与其进行比较，验证所设计的逻辑电路是否符合要求。 三、实验内容 1.设计两个2位二进制码比较器，试用最少的与非门实现改功能，要求A=B 时输出为1。 2.一火灾报警系统，设有烟感、温感和紫外光感三种类型的火灾探测器。为了防止误报警， 电子信息工程刘晓旭2011117147 实验一组合逻辑电路设计（含门电路功能测试） 一．实验目的 1掌握常用门电路的逻辑功能。 2掌握用小规模集成电路设计组合逻辑电路的方法。 3掌握组合逻辑电路的功能测试方法。 二．实验设备与器材 数字电路实验箱一个 双踪示波器一部 稳压电源一部 数字多用表一个 74LS20 二4 输入与非门一片 74LS00 四2 输入与非门一片 74LS10 三3 输入与非门一片 三.实验任务 1对74LS00,74LS20逻辑门进行功能测试。静态测试列出真值表，动态测试画出波形图，并说明测试的门电路功能是否正常。 2分析测试1.7中各个电路逻辑功能并根据测试结果写出它们的逻辑表达式。 3设计控制楼梯电灯的开关控制器。设楼上，楼下各装一个开关，要求两个开关均可以控制楼梯电灯。 4某公司设计一个邮件优先级区分器。该公司收到有A,B,C，三类邮件，A,类的优先级最高，B类次之，C类最低。邮件到达时，其对应的指示灯亮起，提醒工作人员及时处理。当不同类的邮件同时到达时，对优先级最高的邮件先做处理，其对应的指示灯亮，优先级低的暂不理会。按组合逻辑电路的一般设计步骤设计电路完成此功能，输入输 实验一： （1）74LS00的静态逻辑功能测试 实验器材：直流电压源，电阻，发光二极管，74LS00，与非门，开关，三极管 实验目的：静态逻辑功能测试用来检查门电路的真值表，确认门电路的逻辑功能正确与否 实验过程：将74LS00中的一个与非门的输入端A,B分别作为输入逻辑变量，加高低电平，观测输出电平是否符合真值表描述功能。 电路如图1： 图1 真值表1.1： 表1.1 实验问题：与非门的引脚要连接正确，注意接地线及直流电源 实验结果：由二极管的发光情况可判断出74LS00 实现二输入与非门的功能 （2）71LS00的动态逻辑功能测试 实验器材：函数发生器，示波器，74LS00，与非门，开关，直流电压源 实验目的：测试74LS00与非门的逻辑功能 实验内容：动态测试适合用于数字系统中逻辑功能的检查，测试时，电路输入串行数 实验报告 课程名称： 数字电子技术实验 指导老师： 成绩：__________________ 实验名称： 组合逻辑电路 实验类型： 设计型实验 同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一．实验目的和要求 1. 加深理解典型组合逻辑电路的工作原理。 2. 熟悉74LS00、74LS11、74LS55等基本门电路的功能及其引脚。 3. 掌握组合集成电路元件的功能检查方法。 4. 掌握组合逻辑电路的功能测试方法及组合逻辑电路的设计方法。 5. 熟悉全加器和奇偶位判断电路的工作原理。 二．实验内容和原理 组合逻辑电路设计的一般步骤如下： 1．根据给定的功能要求，列出真值表； 2. 求各个输出逻辑函数的最简“与-或”表达式； 3. 将逻辑函数形式变换为设计所要求选用逻辑门的形式； 4. 根据所要求的逻辑门，画出逻辑电路图。 实验内容： 1. 测试与非门74LS00和与或非门74LS55的逻辑功能。 2. 用与非门74LS00和与或非门74LS55设计一个全加器电路，并进行功能测试。 3. 用与非门74LS00和与或非门74LS55设计四位数奇偶位判断电路，并进行功能测试。 三. 主要仪器设备 与非门74LS00，与或非门74LS55，导线，开关，电源、实验箱 四．实验设计与实验结果 1、一位全加器 全加器实现一位二进制数的加法，他由被加数、加数和来自相邻低位的进数相加，输出有全加和与向高位的进位。输入：被加数Ai ，加数Bi ，低位进位Ci-1输出：和Si ，进位Ci常见组合逻辑电路
数电实验组合逻辑电路
实验一 组合逻辑电路设计
数电实验 组合逻辑电路
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